NO301636B1 - Fremgangsmåte for fjerning av opplöste metaller fra avlöpsvann - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en forbedret fremgangsmåte for fjer- • ning av oppløste metaller fra avløpsvann under anvendelse av et resirkulert slam med høy densitet. Mer spesifikt anvender oppfinnelsen en resirkulerings-omføringsstrøm før slamsepareringstrinnet for å redusere faststoff-belastningen i slamsepareringstrinnet. Fremgangsmåten kan også inkludere et klassifiseringstrinn for faste stoffer slik at de mindre faste partikler som felles ut fra avløpsvannet fortrinnsvis resirkuleres og de større partikler som felles ut fra avløps-vannet avhendes.

Fjerningen av oppløste metaller fra avløpsvannstrømmer er ønsket i mange industrielle sammenhenger. De oppløste metaller kan omfatte jern, aluminium, magnesium, sink og mangan. Typisk er de oppløste metaller til stede i avløps-vannet som klorider og sulfater. For eksempel kan jern være til stede som jern(II)-klorid (FeCl2), jern (III)-klorid (FeCl3) , jern (II)-sulfat (FeSC>4) og jern (III)-sulfat [Fe2(304)3]. Klorid- og sulfat-saltene av de oppløste metaller tilveiebringer sure omgivelser i avløpsvannet på grunn av oppløsning av saltene til ioniske former. Jern(III)-klorid (FeCl3) vil for eksempel løse seg opp i vann under dannelse av treverdige jernioner (Fe<3+>) og kloridioner (C1-) .

Avløpsvann som inneholder oppløste metaller forekommer i et stort antall industrielle prosesser. For eksempel forekommer surt gruveavløp som inneholder oppløst jern som et resultat av bergverksdrift. Kjente fremgangsmåter for behandling av avløpsvann som inneholder oppløste metaller omfatter at avløpsvannet bringes i kontakt med et alkalisk materiale, så som natriumhydrbksyd. Hydroksyd-forbindelsen forårsaker at de oppløste metaller felles ut som de til-hørende hydroksydforbindelser. Et eksempel på denne reaksjon er:

Fe2(S04)3+ 3 Ca(0H)2-» 2 Fe (OH) 3 + 3 CaS04

Som angitt ovenfor danner jern(III)-sulfat [Fe2(S04)3] treverdige ioner (Fe<3+>) og sulfationer (SO4<2>") i avløps-vannet. Jern(III)-hydroksyd [Fe(0H)3]er generelt uløselig og danner en utfelling. Metallhydroksyd-utfellingen skilles fra vannet i en avsetningsinnretning så som en fortyknings innretning. I avsetningsinnretningen oppstår et slam som inneholder det avsatte materiale og et vannavløp som er relativt fritt for faste stoffer og oppløste metaller.

Kjente fremgangsmåter hvor denne prosess anvendes, spesielt Kostenbader (US-patent nr. 3 738 932), har gjort forsøk på å forbedre prosessen ved å resirkulere en andel av det utfelte slam-materiale. Under henvisning til figur 1 er et prosess-flytdiagram av Kostenbader-prosessen vist. En avløpsvann-strøm 1 som inneholder oppløste metaller bringes i kontakt med resirkulerte partikler som omfatter hydroksylgrupper (OH--grupper) i en utfellingsreaktor 2 for utfelling av metallhydroksyder på overflaten av de resirkulerte partikler. Den behandlede avløpsvannstrøm 3 føres til en separasjonsinnretning 4 som produserer en vannavløpsstrøm 5 og en slamstrøm 6. Vannavløpsstrømmen 5 er relativt fri for både oppløste metaller og utfelte metallhydroksyder.

En del av slamstrømmen 6 kasseres som avfallsslam 8 og en del resirkuleres som resirkulerings-slamstrøm 7 for å tilveiebringe resirkulerte partikler for utfellingsreaktoren 2. Resirkulerings-slamstrømmen 7 føres inn i adsorpsjonsreaktoren 9 sammen med alkalisk reagens 10, idet den alkaliske reagens 10 danner hydroksylioner (OH~) som adsorberes på overflatene av de resirkulerte partikler i resirkulerings-slamstrømmen 7. Strømmen 11 fra adsorpsjonsreaktoren 9 inneholdende de resirkulerte partikler med adsorberte hydroksylgrupper (OH") føres så til utfellingsreaktoren 2. Det skal forstås at hver enkelt resirkuleringspartikkel begynner som en metallhydroksyd-utfellingspartikkel som så kontinuerlig vokser på grunn av sjikt på sjikt av hydroksylioner (OH--ioner) og så faller metallhydroksyd ut som tilkommer på partikkeloverflaten ved den kontinuerlige resirkulering.

Separasjonsinnretningen 4 er typisk en fortykningsinnretning. I hovedsak tilveiebringer fortykningsinnretningen et stort volum hvor metallhydroksyd-utfellingene som har en høyere densitet enn vann vil sette seg av mot bunnen i fortykningsinnretningen på grunn av tyngdekraften og etterlate en sone med relativt klart, faststoff-fritt vann øverst i fortykningsinnretningen. Hastigheten for avsetning av metallhydroksyd-utfellingen avhenger av mange faktorer, så som utfellingens densitet i forhold til vannets densitet, størrelsen av de utfelte partikler og fortykningsinnretningens overflateareale. Det skal forstås at overflatearealet som kreves i en fortykningsinnretning vil variere med type og mengde av utfelte partikler som skilles fra. En økning i mengden av utfelte partikler som skal avsettes krever således normalt en økning i fortykningsinnretningens overflateareale.

Kostenbader-patentet lærer at en slam-strøm som fortrinnsvis inneholder 9,08 til 13,62 kg utfellinger resirkuleres for hver 0,454 kg oppløste metaller i avløpsvann-til-førselsstrømmen (spalte 5, linjer 49-52; spalte 3, linjer 37-40). Den primære fordel ved fremgangsmåten ifølge Kostenbader-patentet er at den produserer et slam med høy densitet som inneholder 15 til 50 vekt% faste stoffer', i mot-setning til andre metoder uten resirkulering som produserer slam med bare 1 eller 2 vekt% faste stoffer (spalte 1, linjer 42-44) .

Fordi resirkuleringsmetoden ifølge Kostenbader-patentet anvender en stor mengde resirkulerte faste stoffer for hvert kg oppløste faste stoffer som skal felles ut, krever den en fortykningsinnretning - den mest vanlig anvendte separasjonsinnretning for denne anvendelse - med et stort overflateareale. Dette resulterer i den ulempe at dersom tilførte avløpsvannstrømmer har høye konsentrasjoner av oppløste metaller må mengden av resirkulerte faste stoffer øke og derfor må fortykningsinnretningens overflateareale økes. Kosténbader-prosessen kan således kreve et stort antall fortykningsinnretninger eller fortykningsinnretninger med upraktisk størrelse når avløpsvann-tilførselsstrømmer har høye konsentrasjoner av oppløste metaller. Derfor er Kosténbader-prosessen generelt ineffektiv eller upraktisk for fjerning av oppløste metaller fra avløpsvannstrømmer med høye konsentrasjoner av oppløste metaller.

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot problemene i forbindelse med skilling av oppløste metaller fra avløpsvann ved å minimere faststoff-belastningen i skilletrinnet og ved å legge vekt på akkumulering av metallhydroksyd-utfellingene på relativt små resirkuleringspartikler av utfellingen. Som beskrevet ovenfor er det vanlig i teknikken å behandle av-løpsvann med en alkalisk reagens så som kalsium- eller natriumhydroksyd for å felle ut oppløste metaller fra avløps-vann som inneholder oppløste metaller. Den resulterende blanding separeres så til et slam og et vannavløp og en del av slammet kan behandles med en alkalisk reagens og så resirkuleres til utfellingstrinnet.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte for fjerning av oppløste metaller fra avløpsvann,karakterisert vedat den omfatter trinnene

(a) behandling av avløpsvannet med partikler som har en alkalisk overflateaktivitet, for å felle ut de oppløste

metaller på partiklenes overflater;

(b) behandling av en første porsjon av det behandlede av-løpsvann fra trinn (a) med alkalisk reagens for å tilveiebringe ytterligere alkalisk overflateaktivitet til partiklene i den første porsjon av behandlet avløpsvann

fra trinn (a);

(c) resirkulering fra trinn (b), av den første porsjon av alkalibehandlet avløpsvann som omfatter partikler med

alkalisk overflateaktivitet, til trinn (a), og

(d) separasjon av en andre porsjon av det behandlede avløps-vann fra trinn (a) som ikke ble anvendt i trinn (b) i en vannkomponent som i hovedsak er fri for partikler og en slamkomponent som omfatter partikler og vann, idet separasjonen i trinn (d) omfatter et fortykningstrinn.

I én utførelse av oppfinnelsen behandles avløpsvannet som inneholder oppløste metaller med resirkulerte partikler for å felle ut de oppløste metaller på overflatene av resirkuleringspartiklene. En del av den behandlede avfalls-vannstrøm som inneholder resirkuleringspartikler med friskt utfelte metallhydroksyder avsatt på partiklenes overflater behandles ytterligere med en alkalisk reagens for å aktivise-re resirkuleringspartiklenes overflate med hydroksylioner, og resirkuleringspartiklene resirkuleres igjen for å behandle friskt avfallsvann. Den gjenværende del av behandlet avfallsvann som inneholder utfelte metallhydroksyder avsatt på de resirkulerte partiklers overflater skilles i en vannkomponent som er relativt fri for resirkulerte partikler og oppløste metaller, og en slamkomponent som omfatter resirkulerte partikler og vann. En del av slamkomponenten kan så behandles med en alkalisk reagens for å danne ytterligere resirkuleringspartikler som også kan anvendes for behandling av friskt avløpsvann. Den gjenværende slamkomponent behandles så ytterligere eller kasseres.

En annen utførelse av oppfinnelsen omfatter en prosess som omfatter at relativt fine partikler av metallhydroksyd-utfellinger fortrinnsvis behandles med den alkaliske reagens før de føres til slam-separasjonstrinnet. De behandlede fine partikler resirkuleres så til utfellingstrinnet. I en fore-trukket form anbringes en hydrocyklon eller et klassifiseringstrinn av annen type mellom utfellingstrinnet og slamsepareringstrinnet, og avløpsvannet som inneholder metallhydroksyd-fellinger føres gjennom hydrocyklonen eller en annen separator. I klassifiseringstrinnet føres det ut en relativt vannrik strøm som fortrinnsvis inneholder relativt små utfelte partikler som et overløp, og et slam som fortrinnsvis inneholder relativt store partikler føres ut som en underløp. Når fraksjonen som inneholder de mindre partikler behandles og føres tilbake til utfellingstrinnet, vil partiklene forårsake en økning i effektiviten for hele prosessen samt øke slammets densitet.

Både i overløpet og i underløpet fra faststoff-klassifiseringstrinnet som omfattes av oppfinnelsen befinner det seg normalt relativt små partikler av utfelling. Deler av begge disse strømmer kan således behandles og resirkuleres til ufellingstrinnet. Resirkulering av slam fra slam-separasjonstrinnet kan også gjennomføres. Det generelle formål er å øke andelen av relativt fine partikler av slam og slam-komponenter i utfellingstrinnet.

Mekanismen ved hjelp av hvilken fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen drives er ikke fullstendig klar eller forstått. Det synes imidlertid som om mekanismene omfatter et samspill av partikkelstørrelse, overflateeffekter, adsorptive krefter og ionereaksjoner. Ved å resirkulere utfelte partikler til utfellingstrinnet tilveiebringes således et overflateareale som frisk utfelling kan dannes på. Ved at resirkulering av relativt små partikler prefereres i forhold til større partikler, maksimeres overflatearealet. Ved blanding av resirkuleringspartikler med et alkalisk utfellingsmiddel synes videre resirkuleringspartiklene å tjene som kjernesteder for hydroksylgrupper som befinner seg i det omgivende medium. Disse kjernesteder tiltrekker eller adsorberer andre hydroksylgrupper, og hydroksylgruppene reagerer i sin tur med metallioner i mediet.

Den samlede effekt er således kontinuerlig å generere og resirkulere små partikler av utfelling og å akkumulere ytterligere utfelling på slike partikler. Når partiklene blir store nok, fjernes de fra resirkuleringssystemet til et sepa-rasjonstrinn hvor de skilles fra den vandige bærer. Separa-sjonstrinnets effektivitet økes derved ettersom det selektivt befatter seg med relativt store partikler. Et forsøk på å gi et bilde av denne mekanisme er vist i fig. 2.

Trinn 1 fig. 2 viser en kileformet del av overflaten av en resirkuleringspartikkel som omfatter både jern-grupper (Fe- grupper) og hydroksylioner (OH--ioner) i overflate-eksponerte stillinger. Frie hydroksylioner (OH-) adsorberes på overflaten av resirkuleringspartiklene i adsorpsjonsreak-sjonen. Trinn 2 i fig. 2 viser overflaten av de resirkulerte partikler med adsorberte hydroksylgrupper som reagerer med oppløste jernioner (Fe<3+>) for å felle ut jernhydroksyd (FeOH2) på overflaten av den resirkulerte partikkel.

Denne mekanisme indikerer at hver gang en re-sirkulerings-partikkel resirkuleres vokser partikkelen i størrelse fordi det tilkommer mer metallhydroksyd-utfelling på partikkelens overflate. En større partikkel vil også sette seg av mer effektivt og hurtig i en fortykningsinnretning under dannelse av et slam med høyere densitet.

Som angitt ovenfor er denne mekanismes natur ikke fullstendig forstått. Det synes som om det er å foretrekke å selektivt resirkulere finere partikler av utfelling mens de større partikler fjernes. De mindre partikler antas å være mer effektive for utfelling av de oppløste tungmetaller, i det minste delvis, ettersom de tilveiebringer et større overflateareale med adsorberte hydroksylgrupper for reaksjon med de oppløste metaller enn det som ville tilveiebringes av den tilsvarende vekt av større partikler. På samme tid er de større partikler lettere å skille fra det utgående avløpsvann fordi de ifølge sin natur kan skilles fra på mer effektiv måte og lettere kan avvannes enn mindre partikler. Fig. 1 er et strømningsdiagram for et konvensjonelt behandlingssystem for avløpsvann. Fig. 2 er et diagram som viser adsorpsjons- og utfel-lingsreaksjonene som finner sted på overflaten av resirkuleringspartiklene . Fig. 3 er et strømningsdiagram av en utførelse av oppfinnelsen hvor en resirkulerings-omføringsstrøm fra fortykningsinnretningen er inkludert. Fig. 4 er et strømningsdiagram av en annen utførelse av oppfinnelsen hvor en hydrocyklon er inkludert.

Med referanse til fig. 3 vises et strømningsdiagram av en prosess som inkluderer en partiell resirkulering av av-løpet fra utfellingsreaktoren direkte til en adsorpsjons-reaktpr før et avsetningstrinn. En første fordel med denne konfigurasjon er at en del av de utfelte faste stoffer aldri går gjennom avsetningstrinnet. Som en konsekvens av dette behøver ikke innretningen som anvendes for avsetningstrinnet, typisk en fortykningsinnretning, å være konstruert for å skaffe plass til disse faste stoffer og det kan anvendes en avsetningsinnretning med samme størrelse for en avløpsstrøm med en høyere konsentrasjon av oppløste metaller under opp-rettholdelse av et effektiv forhold mellom faststoff-resirkulering og oppløste metaller.

I fig. 3 føres en avløpsvannstrøm 20 som inneholder oppløste metaller inn i en utfellingsreaktor 21, hvor de oppløste metaller reagerer med partikler av resirkulerte faste stoffer og faller ut på overflaten av partiklene. Strøm 22 fra utfellingsreaktoren 21 føres så til en for-tyknings innretning 23, men en del av strømmen 22 resirkuleres som en fortykningsinnretnings-omløpsstrøm 31.

I fortykningsinnretningen 23 fremstilles en vann-avløps-strøm 24 og en slamstrøm 25. Vann-avløpsstrømmen 24 er i hovedsak fri for oppløste metaller og utfellinger. Slam-strømmen 25 inneholder vann og i hovedsak alle utfellingene. En del av slamstrømmen 25 resirkuleres som resirkulerings- slamstrøm 2 6 og resten av slamstrømmen 25 avhendes som av-falls-slamstrøm 27.

Resirkulerings-slamstrømmen 26 og fortykningsinnretning-omføringsstrøm 31 blandes med alkalisk reagens 29 i adsorp-sjonsreaktor 28. Den alkaliske reagens 29 inneholder en hydroksyd-forbindelse, så som kalsiumhydroksyd [Ca(0H)2l eller natriumhydroksyd (NaOH). Hydroksyd-forbindelsen løses i vannet i resirkulerings-slamstrømmen 26 og fortykningsinn-retnings-omløpsstrømmen under dannelse av hydroksylioner (OH") som adsorberes på overflaten av de utfelte metallhydroksyd-partikler under dannelse av faste resirkuleringspartikler. Ytterligere vann kan tilsettes til adsorpsjonsreaktoren 28 som hjelp til å sikre at hydroksyd-forbindelsen løser seg opp under dannelse av hydroksylioner. Avløps-strømmen 30 fra adsorpsjonsreaktoren 28 føres til utfellings-reaktoren 21 for å tilveiebringe de resirkulerte faststoff-partikler for utfelling av de oppløste metaller i avløpsvann-strøm 20.

Mengden av resirkulerte faste stoffer som føres til utfellings-reaktoren 21 kan reguleres ved å variere mengdene av resirkulerings-slamstrømmen 26 og fortykningsinnretnings-omføringsstrømmen 31. Mengdene pr. tidsenhet av resirkule-rings-slamstrømmen 26 og fortykningsinnretnings-omførings-strømmen 31 kan reguleres slik at den forenede mengde av resirkulerte faste stoffer for begge strømmer kan varieres fra et forhold på ca. 4,54 kg resirkulert faststoff pr. 0,454 kg oppløste metaller i avløpsvannet som tilføres, til et forhold' på 45,4 kg resirkulerte faste stoffer pr. 0,454 kg av oppløste metaller i avløpsvann-tilførselen. Fortrinnsvis anvendes et forhold på 9,08 til 13,62 kg resirkulerte faste stoffer pr.,0,454 kg oppløste metaller i avløpsvann- til-førselen.

Resirkuleringsforholdet mellom resirkulerte faste partikler og oppløste metaller i avløpsvann-tilførselsstrømmen for hvilken som helst spesiell avløpsstrøm avhenger av denne strøms karakteristika og kan bestemmes ved å justere resir-kulerings- f orholdet ved en spesiell drift inntil optimal separasjon i fortykningsinnretningen er oppnådd. Likeledes kan mengden av resirkulerte faste stoffer fra fortyknings innretningens omføringsstrøm 31 i forhold til mengden av resirkuleringsstrøm 26 varieres for å oppnå optimal separasjon i fortykningsinnretningen. For eksempel kan alle resirkulerte faste stoffer komme fra fortykningsinnretningens omføringsstrøm 31, og i et slikt tilfelle er resirkulerings-slamstrøm 26 null. Fortrinnsvis maksimeres mengden av resirkulerte faste stoffer fra fortykningsinnretningens om-føringsstrøm 31, mens de resirkulerte faste stoffer fra re-sirkulerings -slamstrøm 26 minimeres, ettersom dette minimerer faststoff-belastningen i fortykningsinnretningen.

Eksempel 1

En vandig beise-væske oppnådd fra en rengjøringsprosess for en stålrørledning og inneholdende 42 g/liter toverdig jern (Fe<2+>) og 3,5 vekt% fri svovelsyre, ble behandlet ifølge læren i Kostenbader-patentet (se fig. 1) under anvendelse av natriumhydroksyd som utfellingsmiddel og resirkulering av slammet fra den nedre strøm i fortykningsinnretningen til adsorpsjonsreaktoren. Luft ble injisert i utfellings-reaktoren for å oksydere de toverdige jernioner (Fe<2+>) til den treverdige (Fe<3+>) form. Oksydasjonspotensialet i utfellingsreaktoren ble målt med en platina-elektrode og holdt på +200 mV for å sikre fullstendig oksydasjon av de toverdige jernioner. Forholdet mellom utfelte faste stoffer som resirkuleres og oppløste metaller i avløpsvann-tilførsels-strømmen var 25/1. Først ble prosessen startet med en fullstendig resirkulering av slam inntil det var utviklet til-strekkelige mengder faste stoffer for et resirkuleringsforhold på 25/1. Deretter ble den passende mengde slam resirkulert for å oppnå et faststoff-resirkuleringsforhold på 25/1, og det resterende slam ble kassert.

Etter 40 timers drift satte utfellingene seg av under dannelse av et slam med 2 9,5 vekt% faste stoffer. Når dette slam ble filtrert på et vakuum-filter inneholdt filterkaken 4 8 vekt% faste stoffer. Fordi natriumhydroksyd ble anvendt som utfellingsmiddel i stedet for en kalkoppslemming (dvs. kalsiumhydroksyd), inneholdt utfellingene bare jernoksyder. Dersom kalsiumhydroksyd var blitt anvendt som utfellingsmiddel i denne situasjon, vil kalsiumsulfatet ha falt ut og øket mengden av faste stoffer som må fjernes ved hjelp av fortykningsinnretningen.

Et anlegg i full størrelse konstruert på basis av en tilført strøm på 757 liter pr. minutt med den ovenfor angitte sammensetning vil gi 96,4 tonn/dag av utfellinger. Med et 25/1 resirkuleringsforhold mellom utfelte faste stoffer og oppløste stoffer i avløpsvann-tilførselsstrømmen, ville dette tilsvare totalt 2506 tonn/dag av faste stoffer som må skilles fra i fortykningsanlegget. Typisk er fortykningsanleggets størrelse beregnet på basis av 2,79 m<2>pr. tonn faste stoffer som skal avsettes pr. dag. Videre er fortykningsinnretningens areale øket med 33% for å kompensere for ufor-utsette eventualiteter. Som en konsekvens av dette vil det være nødvendig med en fortykningsinnretning med et areale på ca. 9290 m<2>for å håndtere 2506 tonn faste stoffer pr. dag. Dette areale tilsvarer en fortykningsinnretning med en diameter på 108,5 m, to fortykningsinnretninger som hver har diameter 76,8 m eller tre fortykningsinnretninger som hver har diameter 62,8 m.

Eksempel 2

Den samme avfallsvæske som ble behandlet i eksempel 1 ble behandlet ved hjelp av fremgangsmåten ifølge fig. 3 hvor fortykningsinnretningens omføringsstrøm 31 ble tatt direkte fra utfellingsreaktor-avløpsstrøm 22 og ført til adsorpsjonsreaktoren 28. Luft ble injisert i utfellingsreaktoren 21 for å oksydere det toverdige jern (Fe<2+>) til den treverdige (Fe3<+>) form. Forholdet mellom resirkulerte faste stoffer og oppløste metaller i avløpsvann-tilførselsstrømmen 20 var 25 til 1. Slamstrømmen 25 ble i sin helhet kassert som av-fallslamstrøm 27 og det var ingen resirkulerings-slamstrøm 26. Alle resirkulerte faste stoffer kom således fra fortykningsinnretningens omføringsstrøm 31. Etter 56 timers drift hadde utfellingen satt seg av under dannelse av et slam som inneholdt 2 8,9 vekt% faste stoffer. Når dette slam ble filtrert på et vakuum-filter inneholdt kaken som ble dannet 47 vekt% faste stoffer.

Under anvendelse av samme basis for beregning av fortykningsinnretningens størrelse som den som ble anvendt i eksem pel 1, kan størrelsen for en fortykningsinnretning som er nødvendig for fremgangsmåten ifølge fig. 3 sammenlignes med størrelsen for en fortykningsinnretning som kreves i Kosténbader-prosessen. Denne sammenligning er angitt i tabell 1.

Fra tabell 1 ser vi at ved å redusere faststoff-belastningen på fortykningsinnretningen under anvendelse av en resirkule-ringsstrøm som føres forbi fortykningsinnretningen, reduseres fortykningsinnretningens størrelse i betraktelig grad og kostnadene og driftsutgiftene for fortykningsinnretningen minsker tilsvarende.

Eksempel 3

I et annet forsøk ble en avløpsvæske som inneholdt

10 g/liter av toverdig (Fe<2+>) jern og 8 g/liter fri svovelsyre" likeledes behandlet under anvendelse av prosessen ifølge fig. 3. Forholdet mellom resirkulerte faste stoffer og oppløste metaller i tilførselsstrømmen for avløpsvann var 3 0/1. Som i eksempel 2 kom alle resirkulerte faste stoffer fra fortykningsinnretningens omføringsstrøm og den resirkulerte slamstrøm var null. Etter 48 timer i drift satte de utfelte faste stoffer seg av under dannelse av et slam som inneholdt 19,5 vekt% faste stoffer. Når dette slam ble filtrert ved vakuumfiltrering, inneholdt den dannede filter-kake 35 vekt% faste stoffer.

Under anvendelse av den samme basis som den som ble anvendt i eksempel 1, kan størrelsen av en fortykningsinn retning for behandling av avfallsstrømmen fra eksempel 3 sammenlignes med den fortykningsinnretning som kreves for behandling av den samme avløpsstrøm i henhold til Kosténbader-prosessen ifølge eksempel 1. Denne sammenligning er angitt i tabell 2.

Den selektive resirkulering av relativt fine faste partikler tilveiebringer fordelen av mer overflateareale for aktivt utfellingsmiddel pr. kg faste stoffer som resirkuleres. Dette tillater videre anvendelse av en mindre fortykningsinnretning ettersom relativt store partikler føres til fortykningsinnretningen, og store partikler setter seg bedre av enn fine partikler, noe som fører til at en mindre fortykningsinnretning kan anvendes. På grunn av at store partikler setter seg av mer effektivt i en fortykningsinnretning, inneholder vann-avløpsstrømmen fra fortykningsinnretningen mindre faste stoffer.

Under henvisning til fig. 4 føres en avløpsvannstrøm 4 0 som inneholder oppløste metaller inn i en utfellingsreaktor41, hvor de oppløste metaller reagerer med partikler av resirkulerte faste stoffer og faller ut på partiklenes overflater. Avløpsstrøm 42 fra utfellingsreaktoren 41 føres så til en hydrocyklon 43 eller til en lignende innretning. Hydrocyklonen 43 separerer strømmen i en vannrik overløps-strøm 44 med en relativt lav konsentrasjon av små partikler og en faststoff-rik avløps-slamstrøm 45 med en relativt lav konsentrasjon av vann og en høy konsentrasjon av store par tikler. Det skal forståes at hydrocyklonen klassifiserer de faste stoffer basert på partikkelstørrelse. Avløps-slam-strømmen 4 5 kan avvannes ytterligere ved anvendelse av kon-vensjonell teknologi, så som filtere, for å fremstille et fast materiale som kan avhendes og en vannstrøm som kan avhendes eller behandles ytterligere.

Overløpsstrømmen 44 føres til en klaringsinnretning 46. Klaringsinnretningen 46 tillater at partiklene i overløps-strømmen 44 setter seg av ved hjelp av tyngdekraften, slik at det fremstilles en vann-avløpsstrøm 47 som kasseres og en resirkulerings-slamstrøm 48 som resirkuleres.

Resirkulerings-slamstrømmen 48 føres inn i adsorpsjonsreaktoren 49 sammen med alkalisk reagens 50 for å danne en oppslemmet strøm 51 av vann og resirkulerte faste partikler som inneholder adsorberte hydroksylgrupper. Oppslemmings-strømmen 51 føres til utfellingsreaktoren 40.

En del av hydrocyklon-overløpsstrømmen 44 kan også resirkuleres som resirkuleringsstrøm til adsorpsjonsreaktoren 44. Dette reduserer størrelsen av klaringsanlegget 46 eller en annen skilleinnretning som er nødvendig for fjerning av de faste partikler fra vannavløpsstrømmen 46 som til slutt kasseres. Slammet som produseres i klaringsanlegget 46 i denne konfigurasjon kan resirkuleres som resirkulerings-slamstrøm 48 eller kan delvis resirkuleres og delvis avhendes .

Hydrocyklonen kan være av hvilken som helst kommersielt tilgjengelig type som er konstruert for og drives for å sepa-rere" faste partikler ved en forbestemt effektiv størrelse. For eksempel under antagelse at 5/xm er den mest effektive størrelse for separasjon av partiklene, vil dette resultere i en overløpsstrøm 44 som i hovedsak inneholder partikler mindre enn 5/xm og en underløpstrøm 45 som i hovedsak omfatter partikler større enn 5 imi.

Forsøk gjennomført i en hydrocyklon av laboratorie-stør-relse tilkjennegir dens effektivitet for separasjon av den behandlede avløpsvannstrøm. Laboratorie-hydrocyklonen hadde følgende karakteristikker:

Resultatene av tre forsøk gjennomført på laboratorie-hydrocyklonen er angitt i tabell 3.

Følgende resultater ble oppnådd ved en partikkel-størrelse-analyse av de faste stoffer i overløpet og under-løpet i forsøk nr. 3:

Disse resultater indikerer at de relativt fine partikler ble konsentrert i overløpet, mens de relativt store partikler ble konsentrert i underløpet. For eksempel var 8 9,7 volum% av overløps-partiklene mindre enn 5 tun, mens bare 63,3 volum% av partiklene i underløpet var mindre enn 5/im. Likeledes var bare 3,9 volum% av partiklene i overløpet større enn 8/im, mens 17,3 volum% av partiklene i underløpet var større enn 8/xm.

Klaringsinnretningen 46 kan erstattes med annen konven-sjonell teknologi for separasjon av resirkulerings-faststoff-partiklene fra vannet. En hydrocyklon kan for eksempel anvendes i stedet for klaringsanlegget for å fremstille en avløpsstrøm i form av overløpsvann som i hovedsak er fritt for faste partikler og en resirkulerings-slamstrøm i form av en understrøm som omfatter vann og faste partikler for resirkulering.

Når prosessen som vist i fig. 4 starter for første gang vil normalt ingen store partikler ha utviklet seg. Derfor resirkuleres alle partikler inntil store partikler har utviklet seg for å danne et avløpsslam. Dette kan gjennomføres ved å resirkulere hele avløpsslamstrømmen 45 som en opp-startings-resirkulerings-slamstrøm 52 ved å lukke ventil 56 og åpne ventil 55. Straks partiklene i oppstartings-re-sirkulerings-slamstrømmen 52 har nådd en effektiv størrelse, stoppes denne resirkulering ved å lukke ventil 55 og åpne ventil 56 og strømmen avhendes som avfallsslam. Straks de resirkulerte faste partikler har nådd en størrelse på for eksempel ca. 5^m, kan resirkuleringen avbrytes.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for fjerning av oppløste metaller fra avløpsvann, karakterisert vedat den omfatter trinnene (a) behandling av avløpsvannet med partikler som har en alkalisk overflateaktivitet, for å felle ut de oppløste metaller på partiklenes overflater; (b) behandling av en første porsjon av det behandlede av-løpsvann fra trinn (a) med alkalisk reagens for å tilveiebringe ytterligere alkalisk overflateaktivitet til partiklene i den første porsjon av behandlet avløpsvann fra trinn (a); (c) resirkulering fra trinn (b), av den første porsjon av alkalibehandlet avløpsvann som omfatter partikler med alkalisk overflateaktivitet, til trinn (a), og (d) separasjon av en andre porsjon av det behandlede avløps-vann fra trinn (a) som ikke ble anvendt i trinn (b) i en vannkomponent som i hovedsak er fri for partikler og en slamkomponent som omfatter partikler og vann, idet separasjonen i trinn (d) omfatter et fortykningstrinn.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat partiklene fra trinn (a) videre omfatter hydroksylgrupper og utfelte hydroksydforbindelser av de oppløste metaller.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat den videre omfatter (e) behandling av en porsjon av slamkomponenten fra trinn (d) med alkalisk reagens for å gi partiklene alkalisk overflateaktivitet, og (f) resirkulering fra trinn (e), av den behandlede slamkomponent -porsjon som omfatter partikler med alkalisk overflateaktivitet, til trinn (a).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3,karakterisert vedat den alkaliske reagens som anvendes i trinn (b) og (e) videre omfatter en hydroksyd-forbindelse som løser seg opp i vann under dannelse av hydroksylioner.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3 eller 4,karakterisert vedat det anvendes et vekt-forhold som strekker seg fra 5:1 til 100:1 mellom partikler dannet i begge trinn (b) og (e) og oppløste metaller i av-løpsvannet .

6. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert vedat den før trinn (b) omfatter (bl) separasjon av den behandlede avløpsvannstrøm i en vann rik komponent og i en faststoff-rik komponent, idet den vannrike komponent har partikler med en midlere partikkelstørrelse som er mindre enn den midlere partik-kelstørrelse for partikler i den faststoff-rike komponent ; (b2) at partiklene med relativt liten partikkelstørrelse for trinnsvis konsentreres i den første porsjon i trinn (b) og partiklene med relativt stor partikkelstørrelse i nevnte andre porsjon i trinn (d); behandling av slamkomponenten i trinn (e); resirkulering i trinn (f) av den alkalisk behandlede slamkomponent.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6,karakterisert vedat det videre anvendes et trinn for behandling av en porsjon av den vannrike komponent fra trinn (bl) med en alkalisk reagens for å danne partiklene med en alkalisk overflateaktivitet for anvendelse i trinn (a) .

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6 eller 7,karakterisert vedat separasjonen i trinn (bl) gjennomføres ved hjelp av en hydrocyklon.

9. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 6-8,karakterisert vedat det videre anvendes et trinn for hovedsakelig awanning av den faststoff-rike komponent fra trinn (bl).

10. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 6-9,karakterisert vedat den i trinn (e) omfatter behandling av en porsjon av slamkomponenten fra trinn (d), og avhending av en porsjon av slamkomponenten fra trinn (d).

11. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert vedat den i trinn (d) omfatter separasjon av den andre porsjon av den behandlede strøm i en første fraksjon som omfatter uløselige metallhydroksyder og en andre fraksjon som omfatter klaret avløpsvann.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat det videre anvendes et trinn for resirkulering av en porsjon av den andre fraksjon til behandlingstrinnet.

13. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert vedat den ytterligere omfatter et trinn for blanding av den resirkulerte første porsjon med det alkaliske vann før nevnte behandlingstrinn.